Mehanski hrup izvira iz vibrirajočih komponent ali površin, ki povzročajo slišna nihanja tlaka v sosednjih medijih. Na primer bati, neuravnotežene vibracije, ki jih povzroča vrtenje, in vibrirajoče stene cevi.
Pri prostorninskih črpalkah je hrup na splošno povezan s hitrostjo črpalke in številom batov v črpalki. Pulsiranje tekočine je glavni mehansko povzročen hrup in nasprotno lahko te pulzacije vzbudijo tudi mehanske vibracije v komponentah črpalke in cevovodnega sistema. Nepravilne izravnalne uteži ročične gredi lahko povzročijo tudi tresljaje glede na vrtilno hitrost, kar lahko zrahlja temeljne vijake in povzroči trkanje temelja ali vodila. Drugi zvoki so povezani z zvokom obrabljenih ojnic, obrabljenih batnih čepov ali udarcev bata.
Pri centrifugalnih črpalkah nepravilno nameščene sklopke pogosto povzročajo hrup (neusklajenost) pri dvakratni hitrosti črpalke. Če se hitrost črpalke približa ali preseže kritično hitrost nivoja, lahko pride do močnih vibracij, ki jih povzroči neuravnoteženost ali hrup zaradi obrabe ležaja, tesnila ali rotorja. Če pride do obrabe, je lahko njena značilnost oddajanje visokih piskajočih zvokov. Ventilatorji električnih motorjev, ključi gredi in spojni vijaki lahko povzročajo hrup.
Tekoči vir hrupa
Ko nihanje tlaka neposredno povzroči gibanje tekočine, je vir hrupa sorazmeren z dinamiko tekočine. Možni viri energije tekočine vključujejo turbulenco, ločitev toka tekočine (vrtinčno stanje), kavitacijo, vodno kladivo, hitro izhlapevanje in interakcijo med rotorjem in kotom ločitve črpalke. Povzročena nihanja tlaka in pretoka so lahko periodična ali širokopasovna po frekvenci in lahko na splošno vzbudijo mehanske vibracije v samih cevovodih ali črpalkah. Nato lahko mehanske vibracije razpršijo hrup v okolje.
Na splošno obstajajo štiri vrste virov pulziranja v tekočinskih črpalkah:
(1) Diskretne frekvenčne komponente, ki jih ustvari rotor črpalke ali bat
(2) Širokopasovna turbulenčna energija, ki jo povzroča visoka hitrost toka
(3) Občasno nihanje širokopasovnega hrupa, ki ga povzročajo kavitacija, bliskovito izhlapevanje in vodni udar, predstavlja udarni hrup
(4) Ko tok tekočine prehaja skozi ovire in stranske pritoke cevovodnega sistema, lahko periodični vrtinci povzročijo pulzacije, ki jih povzroči pretok, kar lahko povzroči sekundarne spremembe spektra toka ali nihanj tlaka v centrifugalni črpalki.
To še posebej velja pri delovanju v pogojih nenačrtovanega pretoka. Številke, prikazane na liniji pretoka, označujejo položaj naslednjih načel tokovnega procesa:
Zaradi interakcije mejne plasti med območji visoke-hitrosti in nizko{1}}hitrosti v polju toka večina teh nestabilnih vzorcev toka ustvarja vrtince, ki jih na primer povzroči tok tekočine okoli ovir ali skozi območja stoječe vode ali dvosmerni tok. Ko ti vrtinci zadenejo stransko steno, se spremenijo v nihanje tlaka in lahko povzročijo lokalna nihanja v cevovodih ali komponentah črpalke. Akustični odziv cevovodnih sistemov lahko močno vpliva na frekvenco in amplitudo difuzije vrtinčnih tokov. Raziskave so pokazale, da so vrtinčni tokovi najmočnejši, ko je resonanca zvoka v sistemu skladna z naravno ali želeno frekvenco vira hrupa.
kdajcentrifugalno črpalkodeluje pri pretoku, manjšem ali večjem od optimalne učinkovitosti, se okoli ohišja črpalke običajno sliši hrup. Raven in frekvenca tega hrupa se razlikujeta od črpalke do črpalke, odvisno od višine tlačne višine, ki jo takrat ustvari črpalka, razmerja med zahtevanim NPSH in razpoložljivim NPSH in stopnje, do katere tekočina črpalke odstopa od idealnega pretoka. Kadar kot vstopnih vodilnih lopatic, rotorja in ohišja (ali difuzorja) ni primeren za dejansko stopnjo pretoka, se pogosto pojavi hrup. Tudi za glavni vir tega hrupa velja recirkulacija. (Dobrodošli pri spremljanju WeChat: Pump Friends Circle)
Preden tekočina teče skozi centrifugalno črpalko in je pod pritiskom, mora preiti skozi območje s tlakom, ki ni večji od obstoječega tlaka v dovodni cevi. To je deloma posledica pospeševalnega učinka tekočine, ki vstopa v dovod propelerja, pa tudi zaradi ločitve zračnega toka od vstopnih lopatic propelerja. Če stopnja pretoka V presega načrtovano stopnjo pretoka in spremljajoči kot lopatic ni pravilen, se bodo oblikovali vrtinci visoke-hitrosti in nizkega{3}}tlaka. Če tlak tekočine pade na tlak uparjanja, bo tekoči plin utripal. Tlak znotraj prehoda se bo kasneje povečal. Posledična implozija povzroči hrup, splošno znan kot kavitacija. Običajno pokanje zračnih žepov na netlačni strani lopatic rotorja ne povzroča samo hrupa, ampak predstavlja tudi resno nevarnost (korozija lopatic).
Raven hrupa, izmerjena na ohišju črpalke z močjo 8000 KM (5970 kW) in v bližini dovodnega cevovoda med kavitacijo.
Ustvarjanje kavitacije lahko vzbudi širokopasovne vplive številnih frekvenc; Vendar pa v tem primeru prevladujejo skupna frekvenca lopatic (število lopatic rotorja, pomnoženo s številom vrtljajev na sekundo) in njeni večkratniki. Ta vrsta kavitacijskega hrupa običajno proizvaja zelo visoko{1}}frekvenčni hrup, ki ga najbolje imenujemo "eksplozijski hrup".
Hrup kavitacije se lahko sliši tudi, ko je pretok nižji od konstrukcijskega pogoja ali celo, ko razpoložljivi vstopni NPSH presega NPSH, ki ga zahteva črpalka, kar je zelo zmeden problem. Razlaga, ki jo je predlagal Fraser, nakazuje, da ta zelo nizka neenakomerna frekvenca, vendar visoko{1}}intenziven hrup izvira iz povratnega toka na vstopu ali izstopu rotorja ali na dveh lokacijah, in vsaka centrifugalna črpalka doživi to recirkulacijo pri določenem pogoju zmanjšanja pretoka. Delovanje v pogojih recirkulacije poškoduje vstop in izhod lopatic rotorja (kot tudi tlačno stran vodilnih lopatic ohišja). Povečanje glasnosti impulznega hrupa, nepravilnega hrupa in povečanega pulziranja vstopnega in izstopnega tlaka, ko se stopnja pretoka zmanjša, lahko služijo kot dokaz recirkulacije.
Avtomatski regulatorji tlaka ali ventili za regulacijo pretoka lahko ustvarjajo hrup, povezan s turbulenco in ločevanjem zračnega toka. Ko ti ventili delujejo pri močnem padcu tlaka, imajo visoke pretoke, ki povzročajo znatno turbulenco. Čeprav je ustvarjeni spekter hrupa zelo širokopasoven, so njegove značilnosti osredotočene okoli frekvence z ustreznim Strouhalovim številom približno 0,2.
Kavitacija in hitro izhlapevanje
Pri mnogih črpalnih sistemih za tekočino je na splošno nekaj bliskovitega izhlapevanja in kavitacije, povezanih z ventili za regulacijo tlaka v črpalki ali sistemu za dovajanje. Zaradi znatne izgube pretoka, ki jo povzroči dušenje, višji pretoki povzročijo hujšo kavitacijo.
V sesalnem vodu prostorninske črpalke lahko bat ustvarja visoke amplitudne pulzacije in se poveča z akustično zmogljivostjo sistema, kar povzroči, da dinamični tlak občasno doseže tlak uparjanja tekočine, tudi če je statični tlak na sesalni odprtini večji od tega tlaka. Ko se tlak v obtoku poveča, mehurčki počijo, povzročajo hrup in vplivajo na sistem, kar lahko povzroči korozijo in povzroči tudi neprijeten hrup.
Ko se tlak vroče vode pod pritiskom zmanjša zaradi dušenja (kot so ventili za regulacijo pretoka), je hitro izhlapevanje še posebej pogosto v sistemih s toplo vodo (sistemi dovodnih črpalk). Znižanje tlaka povzroči nenadno izhlapevanje tekočine, to je bliskovito izhlapevanje, kar povzroči hrup, podoben kavitaciji. Da bi se izognili bliskovitemu izhlapevanju po dušenju, je treba zagotoviti zadosten protitlak. Po drugi strani pa je treba na koncu cevovoda uporabiti dušenje, da se energija bliskovitega izhlapevanja razprši v večji prostor.